Lectura – 08/03/2013
CONTRIBUCIÓN A LOS MODELOS Y METODOLOGÍAS PARA LA ESTIMACIÓN DE LA
CALIDAD PERCIBIDAPOR LOS USUARIOS (QoE)A PARTIR DE PARÁMETROS
DE CALIDAD DE RED/SERVICIO (QoS)EN SERVICIOS CONVERGENTES MULTIMEDIA
(TRIPLE-PLAY)
Departamento de Ingeniería de Sistemas Telemáticos
Universidad Politécnica de Madrid
AUTOR: PEDRO DE LA CRUZ RAMOS (UPM)DIRECTORES: FRANCISCO GONZÁLEZ VIDAL (UPM)
RAQUEL PÉREZ LEAL (UC3M)
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CONTENIDO•Introducción y Objetivos•Modelo General de Calidad•Servicio de Difusión de TV sobre IP
(IPTV)Modelo de Calidad de Vídeo
•Servicio de Llamadas de Voz sobre IP (VoIP)•Servicio de Acceso a Internet•Calidad del Servicio Global (3P)•Conclusiones y Líneas Futuras
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INTRODUCCIÓNContexto:
– Servicios Triple-Play (3P): Datos+Voz+Vídeo– Convergentes: Desplegados sobre la misma Red de Transporte IP– Gestionada por un único operador como Sistema Autónomo
Objetivo:– Estimación de la Calidad de Experiencia (QoE)– En tiempo casi-real– A partir de parámetros de Calidad de Servicio (QoS) y rendimiento
de la redProblema:
– No existen modelos de estimación adecuados para Servicios 3P completos
Propuesta:– Modelo de estimación para Servicios 3P convergentes completos
Utilidad:– Para operadores, usuarios, reguladores y evaluadores
¡CONTRIBUCIÓN!
4
CONCEPTO DE CALIDADCalidad (en general):
ITU-T E.802: La totalidad de las características de una entidad que determinan su capacidad para satisfacer necesidades explícitas o implícitas.
Calidad de Servicio (QoS):ITU-T E.802: Efecto colectivo del rendimiento del servicio, que
determina el grado de satisfacción de los usuarios. Calidad de Experiencia (QoE):
ITU-T G.100/P.10: Aceptabilidad general de una aplicación o servicio, percibida subjetivamente por los usuarios finales.
ITU-T E.800: Dos componentes:•Cuantitativo: Calidad de funcionamiento de la red •Cualitativo: Expectativas de los usuarios
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MODELO GENERAL DE CALIDAD
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ESTRUCTURA MATRICIAL
• Servicios• Percepciones• Agentes• Capacidades• Puntos de Cruce• Indicadores de
Rendimiento– Elementales (IRE)– Locales (IRL)– Globales (IRG)
Servicio 1
Servicio N
CAPACIDAD1CAPACIDADiCAPACIDADn
CAPACIDAD1CAPACIDADiCAPACIDADn
Agen
te
NAg
ente
1
XX
X
XX
XXX
X
XX
[Liberal 2005]
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ELEMENTOS DEL MODELO• Usuarios: Residenciales, SOHO, Empresariales• Servicios: Global, Finales, Básicos, de Soporte
• Percepciones → Factores Globales de Valoración (FGV)
• Agentes → Parámetros de Funcionamiento Interno (PFI)
ADSL DNS DHCP
Tipo Oferta Percepcion
Global Paquete Único Compuesto
Final No Independiente Independiente
Básico No Independiente No Independiente
Soporte No Independiente No Percibido
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PROCESO DE EVALUACIÓN
Procesos de Ponderación/Agregación:
• Local (PPL): IRE → IRL– Matriz de Ponderación
Local (MPL)• Global (PAG): IRL → IRG
– MétricasProceso de Evaluación
Global: AHP– Matrices de Importancia– Índices de Consistencia– Pesos de Ponderación
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APLICACIÓN A TRIPLE-PLAY (I)SERVICIO PERCEPCIÓN FGV
Acceso a InternetNavegación
Correo ElectrónicoTransferencia de ArchivosCompartición de Archivos
Rapidez de Respuesta Tiempo de Arranque
Rapidez de Transferencia Tasa de Transferencia Sostenida
Telefonía sobre IP (ToIP)
Llamadas de Voz
Calidad de Voz Factor-R
Rapidez de Respuesta Tiempo de Espera para Marcación
Rapidez de Establecimiento Tiempo de Establecimiento de Llamada
Televisión sobre IP (IPTV)
Difusión de Televisión
Calidad de Vídeo VQM
Calidad de Audio Factor-Q
Sincronización Audio/Vídeo Retardo Audio/Video
Rapidez de Cambio de Canal Tiempo de Cambio de Canal
Todos
Todos los ServiciosDisponibilidad Fracción de Conexiones Fallidas
Fiabilidad Fracción de Conexiones Interrumpidas
¡CONTRIBUCIÓN!
10
APLICACIÓN A TRIPLE-PLAY (II)Agentes
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APLICACIÓN A TRIPLE-PLAY (III)SERVICIO PERCEPCIONES INDICADORES
NavegaciónCorreo ElectrónicoTransferencia de ArchivosCompartición de Archivos
Rapidez de RespuestaRapidez de Transferencia
Ancho de Banda EfectivoRetardo en ambos sentidosTiempos de proceso y respuestaCaracterísticas de las páginas, mensajes o archivos
Llamadas de Voz
Calidad de VozRapidez de RespuestaRapidez de Establecimiento
de Llamada
Ancho de Banda EfectivoVariación del Retardo (Jitter)Tipo de códecParámetros de CodificaciónTiempos de proceso y respuesta
Retardo en ambos sentidosFracción de Paquetes PerdidosTasa de Codificación de VozFracción de paquetes erróneos
Difusión de Televisión
Calidad de VídeoFracción de Paquetes PerdidosTipo de códecInformación Espacial y Temporal
Tasa de Codificación de VídeoParámetros de CodificaciónTipo de secuencia
Calidad de Audio Fracción de Paquetes PerdidosTipo de códec
Tasa de Codificación de AudioParámetros de Codificación
Sincronización Audio/Video Diferencia de retardos Audio/Vídeo
Rapidez de Cambio de Canal
Retardo en ambos sentidosFracción de Paquetes Perdidos Tiempos de reacción y proceso
Todos los Servicios DisponibilidadFiabilidad
Retardo en ambos sentidosFracción de Paquetes Erróneos
Fracción de Paquetes PerdidosProbabilidad de Error
Lectura – 08/03/2013
SERVICIO DEDIFUSIÓN DE TELEVISIÓN
SOBRE IP(IPTV)
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CALIDAD DE EXPERIENCIA EN IPTV
Depende de múltiples factores:1. Calidad Audiovisual:
a) Calidad de Vídeob) Calidad de Audioc) Sincronización Audio-Vídeo (Lip Sync)
2. Tiempo de Cambio de Canal (zapping)3. Disponibilidad y Fiabilidad del servicio4. Condiciones de visionado (tamaño de pantalla, distancia,
…)5. Condiciones ambientales (iluminación, ruido, …)6. Accesibilidad y facilidad de uso (ergonomía)7. Servicio de Atención al Cliente
Nos centramos en 1,2 y (posteriormente) 3.
QVIDEO
QAV
QIPTV
QAUDIO
QTa
v
QTc
c
¡CONTRIBUCIÓN!
14
CALIDAD DE VÍDEO• Múltiples medidas: MPQM, PDM, VQM• Medidas RC, RR, SR• Medida elegida: VQM (ITS/NTIA):
– RC / RR– Estándar (ITU-T J.144)– Muy buena correlación con MOS (VQEG FR-TV2)– SW Público
• Depende de:– Tipo de Códec (MPEG-2/4, H.264)– Tasa de Codificación de Vídeo (VCR)– Fracción de Paquetes Perdidos (PLR)– Formato (SD/HD, 525@60Hz, 625@50Hz)– Tipo de Vídeo (entrelazado, progresivo, ‘pull-down’, …)– Tipo de Secuencia (Natural, Artificial, Atípica)– Contenido de Información (Espacial y Temporal)
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MODELOS DE ESTIMACIÓNModelo Aplicación Medida
Estimada
Variación con Dependenciadel Contenido
VCR PLR
[VER1998a/c][VER1998b] [VER1999a]
Banco de PruebasVideo sobre ATMBanco de Pruebas
MPQM potencial lineal no
[FRO2001a] Banco de Pruebas PDM potencial lineal no
[JOS2009a] n/a VQM potencial n/a parcial
[RAA2008a] IPTV Factor-R exponencial logística no
[YAM2006a][YAM2008a]
VideotelefoníaIPTV MOS logística exponencial no
[ITU2007c] Videotelefonía Factor-R logística exponencial no
¿Por qué no nos sirven?• Tipo de aplicación• No estiman VQM• No tienen en cuenta el contenido• Forma de variación
Modelo Propio
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MODELO DE CALIDAD DE VÍDEO• Efectos de la Codificación y las Pérdidas• Modelo:
VQMC = VQMREF(VCR/VCRREF)-Kc
VQMP = (1-VQMC)(PLR/PLR1)Kp VQMT = VQMC + VQMP
VQM =VQMT si VQMT ≤
11,5VQMT/(VQMT+0,5) si VQMT >
1 • PLR1, KP dependen de VCR:
F(VCR) = A + B·VCR·(1+C·e-
(VCR/D)K)• Para cada PLR, existe un VCR
óptimo que minimiza VQM (maximiza QoE)
¡CONTRIBUCIÓN!
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CONTENIDO DE INFORMACIÓN• Los coeficientes del modelo dependen del
contenido de información• ITU-T P.910
– Información Espacial: SI = MAXT { STDS{Sobel(Fn)} } – Información Temporal: TI = MAXT { STDS{∆(Fn,Fn-1)} }
• Inconveniente:– Demasiado sensibles a valores extraordinarios
• Redefinición: SI/TI Promedio:ASI = AVGT { STDS{Sobel(Fn)} }ATI = AVGT { STDS{|∆(Fn,Fn-1)|} }
¿ Cómo calcular los coeficientes del modelo a partir de ASI/ATI ?
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TABLAS DE COMPLEJIDAD• Interpolación en Tablas de Complejidad
precalculadas• Entre 3 valores próximos
Fuera de servicio En servicio• Tablas diferentes para cada Tipo de
Secuencia
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INFLUENCIA DE ASI/ATI• Secuencias con valores similares de ASI/ATI
pueden tener coeficientes de valores muy distintos
• Factores que influyen:– Formato de vídeo (525/625 líneas)– Frecuencia de imágenes (50/60Hz)– Tipo de vídeo (entrelazado, progresivo, 'pull-down')– Tipo de secuencia: natural o artificial– Tamaño y estructura del GOP, etc.
• Clasificación de las secuencias:• Forma de variación:
– Compleja (picos, crestas y valles)– Justifica el cálculo por interpolación
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BANCO DE MEDIDAS
[Alvarez Villacé 2011]• Arquitectura Funcional
– Prevención/Corrección dePérdidas de Tramas
– Medición de ASI/ATI: STIX• Parámetros de Codificación y QoS• Casos:• Medidas: 6.200 en total
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ANÁLISIS ESTADÍSTICO• Parámetros:
– Coeficiente de Correlación de Pearson (R)– Error Medio (E)– Raiz del Error Cuadrático Medio (RMSE)
• Resultados:R E RMSE
General > 0,9 < 7% < 10%
Caso Peor > 0,8 ≈ 9% ≈ 13%Modelo > 0,95 < 5% ≈ 7%
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CALIDAD DE AUDIO• Métodos de medida:
– NMR, PAQM, PERCEVAL, POM, DIX, OASE, ...– PEAQ [ITU-R BS.1387-1]– Métodos RC
• Modelos de estimación:– Redes Neuronales [Mohamed et al 2004]– Modelo T-V [Garcia et al 2009,2011]: Basado
en Modelo-EQ = Q0 – Ic – It
Ic = a1∙ea2∙ACR + a3
It = (b0-Ic)*(FLR/(b1+FLR))
MOS = Modelo-E(Q)ai,bi dependen del códec y las caracterísiticas de las
secuencias
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CALIDAD AUDIOVISUALModelo de Calidad para Servicios Multimedia [ITU-T J.148]• Calidad de Audio• Calidad de Vídeo• Interacción A-V• Sincronización A-V
• Algunos estudios:
Fuentede
Audio
Fuentede
Vídeo
Calidad Auditiva
Calidad Visual
RetardoDiferencial
Función de Integración
de la Calidad
Multimedia
Aq(Vq)
Aq
Vq
Vq(Aq)
Calidad Multimedia
Tarea
ReferenciaInteracción Influencia
A V V A A AV V AV
[HOL1997a] N/A Fuerte N/A Fuerte
[CHA1998a] Despreciable Fuerte Débil Fuerte
[ITU1998i] Débil Fuerte Débil Fuerte
[ITU1998b] [ITU1999c] N/A N/A Débil Fuerte
[BEE1999a][ITU1997c] Débil Fuerte Débil Fuerte
[JOL2001a] Fuerte Despreciable Débil Fuerte
[KNO2005a] N/A N/A Fuerte Fuerte
[WIN2005b][WIN2005c][WIN2006a] N/A N/A Fuerte Fuerte
[ITU2007c] Apreciable Apreciable Fuerte Fuerte
[CAN2010a][CAN2010b] N/A N/A Fuerte Fuerte
[GAR2009a][GAR2011a] Apreciable Apreciable Débil Fuerte
ReferenciaInteracción Influencia
A V V A A AV V AV
[HOL1997a] N/A Fuerte N/A Fuerte
[CHA1998a] Despreciable Fuerte Débil Fuerte
[ITU1998i] Débil Fuerte Débil Fuerte
[ITU1998b] [ITU1999c] N/A N/A Débil Fuerte
[BEE1999a][ITU1997c] Débil Fuerte Débil Fuerte
[JOL2001a] Fuerte Despreciable Débil Fuerte
[KNO2005a] N/A N/A Fuerte Fuerte
[WIN2005b][WIN2005c][WIN2006a] N/A N/A Fuerte Fuerte
[ITU2007c] Apreciable Apreciable Fuerte Fuerte
[CAN2010a][CAN2010b] N/A N/A Fuerte Fuerte
[GAR2009a][GAR2011a] Apreciable Apreciable Débil Fuerte
ReferenciaInteracción Influencia
AV VA AAV VAV
[HOL1997a] N/A Fuerte N/A Fuerte
[CHA1998a] Despreciable Fuerte Débil Fuerte
[ITU1998i] Débil Fuerte Débil Fuerte
[ITU1998b] [ITU1999c] N/A N/A Débil Fuerte
[BEE1999a][ITU1997c] Débil Fuerte Débil Fuerte
[JOL2001a] Fuerte Despreciable Débil Fuerte
[KNO2005a] N/A N/A Fuerte Fuerte
[WIN2005b][WIN2005c][WIN2006a] N/A N/A Fuerte Fuerte
[ITU2007c] Apreciable Apreciable Fuerte Fuerte
[CAN2010a][CAN2010b] N/A N/A Fuerte Fuerte
[GAR2009a][GAR2011a] Apreciable Apreciable Débil Fuerte
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CALIDAD AUDIOVISUALPARA FLUJOS SINCRONIZADOS
• Modelo General:QAV = K0 + KAQA + KVQV + KAVQAQV
• Aproximaciones:– Modelo Lineal: QAV = K0 + KAQA + KVQV
– Modelo Multiplicativo: QAV = K0 + KAVQAQV
• Algunos modelos:– Tipo, coeficientes:
dependen del tipode aplicación
ReferenciaTipo de Tipo de Coeficientes
Aplicación Modelo K0 KA KV KAV
[WIN2005b]TV Móvil
Multiplicativo 1,98 -- -- 0,103
[WIN2006a] Lineal -1,51 0,456 0,770 --
[ITU1998b] [ITU1999c] Multimedia Multiplicativo 1,017 -- -- 0,183
[BEE1999a] [ITU1997c] TelevisiónGeneral 1,12 0,007 0,24 0,88
Multiplicativo 1,45 -- -- 0,11
[ITU1998b][ITU1999c] Multimedia Multiplicativo 1,3 -- -- 1,1
[ITU1998i] Multimedia Multiplicativo 1,51 -- -- 0,12
[CHA1998a] Video conferencia
Lineal -0,10 0,21 0,12 --
Multiplicativo 1,76 -- -- 0,10
[ITU1993j] Multimedia Multiplicativo 1,30 -- -- 0,11
[ITU1994a] Multimedia Multiplicativo 1,07 -- -- 0,11
[GAR2009a] [GAR2011a] IPTV SDHD General 30,99
28,4900
00,13
0,0060,006
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MODELO ELEGIDO• Modelo T-V [Garcia et al 2009,2011]
– Más reciente– Específico para IPTV– Influencia del contenido
• HD: QAV = K0 + KV∙QV + KAV∙QA∙QV (general)• SD: QAV = K0 + KAV∙QA∙QV
(multiplicativo)MOS = Modelo-E(QAV)
QA se utiliza directamente
QV = Modelo-E-1(MOSV)
• Coeficientes: Dependen del tipo de contenido
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SINCRONIZACIÓN AUDIO-VÍDEODos alternativas:• Variación logarítmica entre umbrales [ITU-R
BT.1359-1]1 T ≤ -90ms26.97-13.29 log(-T) -90ms < T < -45ms
MOS = 5 -45ms ≤ T ≤ +125ms54.26-23.49 log T +125ms < T < +185ms1 T ≥ +185ms
• Factor de Degradación [ITU-T G.1070] (adaptado)
QTav = max (m10+MS,1)
min (m12+m11∙TAV,0) si TAV > 0
MS = 0 si TAV = 0
min (m14-m13∙TAV,0) si TAV < 0
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TIEMPO DE CAMBIO DE CANALFactores que influyen:• Señalización IGMP (Unión/Abandono Grupo) TJ/TL
• Adquisición de Claves (Acceso Condicional,DRM) TK
• Decodificación de Vídeo TV
• Adquisición de Información de Programa (PSI,PAT,PMT) TD
• Adquisición de Primera Trama Clave TF
• Amortiguación (VBR→CBR,Anti-Jitter) TB
• Reordenación de Tramas TR
• Retardo en los enlaces de acceso y en la red TN
• Recuperación y Corrección de Errores (FEC/RET) TE
• Procesamiento (STB,Monitor) TP
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MODELO DE ESTIMACIÓN PARA TCC
[Kooij et al 2006] [Brunsström 2008]
{ 5 si TCC < 0,1seg
MOS = { 2,65-1,02*ln(TCC) si 0,1seg ≤ TCC ≤ 5seg
{ 1 si TCC > 5seg
TCC = TL + TJ + TN + TK + TD + TF + TR + TE + TP + TB + TV
TCC ≈ TK + TD + TF + TE + TB
TCC ≈ TF + TB
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CALIDAD GLOBAL DEL SERVICIO DE IPTV
Dos alternativas:• Modelo Lineal:
QIPTV = KIPTV + KAV∙QAV + KTAV∙QTAV + KTCC∙QTCC
• Modelo No Lineal:QIPTV = KIPTV + KAV∙QAV + KTAV∙QTAV + KTCC∙QTCC
+ KAVTAV∙QAV∙QTAV + KAVTCC∙QAV∙QTCC + KTAVTCC∙QTAV∙QTCC
Coeficientes: AHP
QAV
QIPTV
QTa
v
QTc
c
QAV QTAV QTCC
QAV 1 5 9
QTAV 1/5 1 3
QTCC 1/9 1/3 1
KIPTV KAV KTAV KTCC
0 0,75 0,18 0,07
QL QI
QL 1 9
QI 1/9 1
KIPTV KAV KTAV KTCC
0,0833 0,6750 0,1620 0,0630
KAVTAV KAVTCC KTAVTCC
0,0111 0,0045 0,0010
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SERVICIO DELLAMADAS DE VOZ
SOBRE IP(VoIP)
31
CALIDAD DE EXPERIENCIA EN VoIP
Depende de múltiples factores:1. Calidad de Voz2. Tiempos de Respuesta:
a) Tiempo de Espera para Marcaciónb) Tiempo de Establecimiento de Llamada
3. Disponibilidad y Fiabilidad del servicio4. Condiciones ambientales (ruido, …)5. Accesibilidad y facilidad de uso (ergonomía)6. Servicio de Atención al Cliente
• Nos centramos en 1,2 y (posteriormente) 3.
QV
QVoIP
QTM QTS
¡CONTRIBUCIÓN!
32
CALIDAD DE VOZ• Medida: MOS-LQO [ITU-T P.800]• Métodos de Medida:
– PSQM[ITU-T P.861]– PESQ[ITU-T P.862]
• Depende de:– Tipo de Códec– Tasa de Codificación de Voz (ACR)– Fracción de Paquetes Perdidos (PLR)– Retardo, Jitter, …– Eco, Ruido, Diafonía, …
33
MODELOS DE ESTIMACIÓN• Modelo-E [ITU-T G.107]
R = R0 – Is – Id – Ie + A
1 R < 0MOS = 1+0,035∙R+R∙(R-60)∙(100-R)∙7∙10-6 0 ≤ R ≤ 100 4,5 R > 100
• Modelo-E para VoIP[Werner 2003] [Sun et al 2004] [Fernández et al 2006]
R = R0 – Id – Ie
0,024∙d d < 177,30,134∙d – 19,503 d ≥ 177,3Ie = a∙ln(1+b∙ρ)+c
• El efecto del ‘jitter’ se incluye en las pérdidas• a,b,c dependen del códec
Id =
34
TIEMPO DE ESPERA PARA MARCACIÓN
• Desde que se descuelga• Hasta que se recibe el tono de Invitación a
Marcar• Modelo Propuesto:
– Basado en el usado para TCC en IPTV[Kooij et al 2006] [Brunsström 2008]
– Valores Límite: ITU-T E.721 5 TE < 0,18 seg
MOS = 2,15 - 1,66∙ln(TE) 0,18 seg ≤ TE ≤ 2 seg
1 TE > 2 seg
35
TIEMPO DE ESTABLECIMIENTO• Desde que se termina de marcar• Hasta que se recibe tono de llamada,
ocupado o respuesta• Modelo Propuesto:
– Basado en el usado para TCC en IPTV[Kooij et al 2006] [Brunsström 2008]
– Valores Límite: ITU-T E.721 5 TS < TMIN
MOS = K1 – K2∙ln(TE) TMIN ≤ TS ≤ TMAX
1 TS > TMAX
– K1,K2,TMIN ,TMAX dependen del tipo de llamada
36
MODELO DE ESTIMACIÓN PARA TEST
• Basado en resultados de [IETF 1999] [Eyers et al 2000] sobre tiempos de establecimiento de llamada en VoIP
TEST = Σi(Ni∙TRPi+TPi) + Σj(TCj) + TRT
i nº de agentes/servidoresj nº de conmutadoresNi nº de interacciones con el agente i
TRPi Retardo de Propagación hasta el agente i
TPi Tiempo de Proceso en el agente i
TCj Retardo de Encolamiento en el conmutador j
TRT Tiempo de Espera debido a las Retrasmisiones
37
CALIDAD GLOBAL DEL SERVICIO DE VoIP
Dos alternativas:• Modelo Lineal:
QVoIP = KVoIP + KV∙QV + KTM∙QTS + KTS∙QTS
• Modelo No Lineal:QVoIP = KVoIP + KV∙QV + KTM∙QTM + KTS∙QTS
+ KVTM∙QV∙QTM + KVTS∙QV∙QTS + KTMTS∙QTM∙QTS
Coeficientes: AHP
QV
QVoIP
QTM QTS
QV QTM QTS
QV 1 5 9
QTM 1/5 1 3
QTS 1/9 1/3 1
KVoIP KV KTM KTS
0 0,75 0,18 0,07
QL QI
QL 1 9
QI 1/9 1
KVoIP KV KTM KTS
0,0833 0,6750 0,1620 0,0630
KVTM KVTS KTMTS
0,0111 0,0045 0,0010
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SERVICIO DEACCESO A INTERNET
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CALIDAD DE EXPERIENCIA EN INTERNET
Depende de múltiples factores:1. Calidad de los servicios componentes:
a) Navegación (Web Browsing)b) Correo Electrónico (E-Mail)c) Transferencia de Archivos (FTP)d) Compartición de Archivos (P2P)e) Otros: Juegos interactivos, Redes Sociales, etc.
2. Disponibilidad y Fiabilidad del/los servicio(s)3. Condiciones subjetivas: tarea, propósito, etc.4. Accesibilidad y facilidad de uso de los servicios
(ergonomía)5. Servicio de Atención al Cliente
Nos centramos en 1 y (posteriormente) 2
QWEB
QINTERNET
QFTP QP2PQEmai
l
¡CONTRIBUCIÓN!
40
SERVICIO DE ACCESO A INTERNET• Servicio Final• Servicios Básicos• Percepciones/FGVs comunes
– Tiempo de Arranque– Velocidad de Transferencia Sostenida
• Factores de Eficiencia [Charzinski 2001]• Modelo de Estimación [Van der Mei 2004]
MOS = max ( 1 , 5+log2 Φ )• Ancho de Banda Sostenible (99%) [ADTRAN 2009]• Ancho de Banda Sostenido
RL = 1/RTT∙√3/(2∙b∙PLR)
QWEB
QINTERNET
QFTP QP2PQEmai
l
Φ
TD RL
41
SERVICIO DE NAVEGACIÓN (WWW)
Φ4 = min ( 1 , (dt+BL/rt)/TT )
TT = TD + TLTD = TDNS + 2∙RTT
TL = TMAIN + Σi(Si)/RL ≈ (N+1) ∙S/ RL
dt Tiempo de Respuesta ObjetivoBL Tamaño de páginart Ancho de Banda Sostenible
42
SERVICIO DE CORREO ELECTRÓNICO (Email)
Φ4 = min ( 1 , (dt+NMAIL∙SMAIL/rt)/TT )
TT = TRESP + TTRF
TSNMP = TDNS+TSYN+TGREET+TCMD+TDATA+TMAIL+TMOK
TPOP3/IMAP = TDNS+TSYN+TGREET+TCMD+TRETR+TMAIL
TT = TCMD + TMAIL + TSERV
TT ≈ NCMD*∙TCMD* + NMAIL*∙SMAIL*/RL + TSERV*
43
SERVICIO DE TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS
(FTP)Φ1 = KG∙G + KTTP∙TTP
G ≈ G0 - k∙PLRTTP ≈ TTP0∙min(1,e-k∙(PLR-PLR0))
G,TTP: [Beuran et al 2003,2004]
Tamaño de Archivo
RTT 10 KB 100 KB 1 MB 10 MB
0,8 ms 0,0219 0,1650 0,8221 0,8919
60 ms 0,0029 0,0141 0,0559 0,0791
Tamaño G0 k
10 KB 1 1,3
≥ 100 KB 0,95 0,95
Tamaño RTT k PLR0
10 KB0,8 ms 62 0
60 ms 21 0
100 KB 0,8 ms 70 0,06
1 MB 0,8 ms 55 0,02
10 MB 0,8 ms 56 0,02
44
SERVICIO DE COMPARTICIÓN DE ARCHIVOS
(P2P)Dos regímenes:
Transitorio PermanentePocos servidoresNº clientes crecienteCapacidad crece exponencialmente
Nº clientes y servidores estableCapacidad estable
Φ4 = min ( 1 , (dt+L/rt)/(TD+TL)rt = min(rs,RC) = min(n∙RS,RC)
Reg.Transitorio: TL = 1/(m∙β)∙ln(m∙q/d) [Yang et al 2004]
Reg.Permanente: TL = L/RC
RC = L∙l/n [Carlsson,Dan 2009]
RC = μS∙(n+y/x) [Yang et al 2004]
45
CALIDAD GLOBAL DEL SERVICIODE ACCESO A INTERNET
Dos alternativas:• Combinación Lineal de Valoraciones de Calidad
QAI1 = KAI + KWEB·QWEB + KMAIL·QMAIL + KFTP·QFTP + KP2P·QP2P
• Combinación Lineal de Factores de EficienciaΦAI1 = κAI + κ WEB· Φ WEB + κ MAIL· Φ MAIL + κ FTP· Φ FTP + κ P2P· Φ P2P
Coeficientes: AHPWWW Email FTP P2P
WWW 1 4 6 6
Email 1/4 1 3 3
FTP 1/6 1/3 1 1
P2P 1/6 1/3 1 1
WWW Email FTP P2P
0,6121 0,2164 0,0858 0,0858
Lectura – 08/03/2013
CALIDAD DEL SERVICIO GLOBAL
(3P)
47
CALIDAD GLOBAL EN SERVICIOS 3P
• Proceso de Valoración Global:1. Servicios Elementales/Finales
→ 'Calidad Básica'2. Efecto de la Fiabilidad y Disponibilidad3. Ponderación de los Servicios Básicos4. Ponderación de los Servicios Finales
• Proceso de Ponderación Local• Proceso de Agregación Global
¡CONTRIBUCIÓN!
FGV1
QBS
QS
FGVn
QD QF
QWWW
QINTERNET
Q3P
QP2P
QIPTV QToIP
∙∙∙
48
DISPONIBILIDAD Y FIABILIDAD• FGV = Fracción de 'conexiones'
fallidas/interrumpidas• Modelo de Valoración:
1 p < pmaxQi = (log p - log pmin)/(log pmax - log pmin) pmax ≤ p ≤ pmin
0 p > pminMOSi = 1 + 4·Qi
• Modelo de Ponderación:– Lineal:
MOSS = KB·MOSB + KD·MOSD + KF·MOSF
– Multiplicativo:QS = QB · QD · QF
Qi = (MOSi-1)/4
Servicio Conexión
Navegación Página WEB
Correo Electrónico Mensaje
Transferencia de Archivos Archivo
Compartición de Archivos Archivo
Telefonía IP Llamada
IPTV Película
49
PONDERACIÓN DE LOS SERVICIOS FINALES
• Importancia relativa (Usuarios Residenciales)→ A partir de estadísticas de uso [INE 2011]
Servicio Internet ToIP IPTV% Hogares 63,9 80,6 99,6
Peso 0,2618 0,3302 0,4080
Peso = %Hogares / ΣS(%HogaresS)
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PROCESO DE PONDERACIÓN LOCAL
• Matriz de Ponderación Local:– Depende de los Flujos de Información considerados– Flujo único: no precisa ponderación– Múltiples flujos: 'Peso' de cada Capacidad depende
de:o Participación en cada flujoo Importancia de cada flujo
• Proceso de cálculo:1. Capacidades Relevantes2. Porcentajes de flujos
3. Pesos
SERVIDOR CACHÉ
AGENTE CAPACIDAD EXTERNO INTERNO ISP LOCAL
ISP
Conect.Interna X X X
Conect.Externa X
Almacenamiento X
SERVIDOR CACHÉ
AGENTE CAPACIDAD EXTERNO INTERNO ISP LOCAL
ISP
Conect.Interna X X X
Conect.Externa X
Almacenamiento X
Usuarios Residenciales
Flujos 1 2 3 4
Servicios
Navegación 0,2 0,1 0,3 0,4
Telefonía IP 0,4 0,6 0 0
IPTV 0 1 0 0
Usuarios Residenciales
Flujos 1 2 3 4
Servicios
Navegación 0,2 0,1 0,3 0,4
Telefonía IP 0,4 0,6 0 0
IPTV 0 1 0 0
Navegación
ISP Res. SOHO Emp.
Conect. Interna 0,6 0,8 0,9
Conect. Externa 0,2 0,2 0,4
Almacenamiento 0,3 0,5 0,3
Navegación
ISP Res. SOHO Emp.
Conect. Interna 0,6 0,8 0,9
Conect. Externa 0,2 0,2 0,4
Almacenamiento 0,3 0,5 0,3
SERVIDOR CACHÉ
AGENTE CAPACIDAD EXTERNO INTERNO ISP LOCAL
ISP
Conect.Interna X X X
Conect.Externa X
Almacenamiento X
Usuarios Residenciales
Flujos 1 2 3 4
Servicios
Navegación 0,2 0,1 0,3 0,4
Telefonía IP 0,4 0,6 0 0
IPTV 0 1 0 0
Navegación
ISP Res. SOHO Emp.
Conect. Interna 0,6 0,8 0,9
Conect. Externa 0,2 0,2 0,4
Almacenamiento 0,3 0,5 0,3
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PROCESO DE AGREGACIÓN GLOBAL
• Basado en MÉTRICAS:
Indicador Métrica OperaciónRetardo Aditiva Suma
Varianza del Retardo Aditiva Suma
Variación del Retardo (Jitter) RSC √Σx2
Ancho de Banda Cóncava Mínimo
Fracción de Paquetes Transmitidos Multiplicativa Producto
Fracción de Paquetes Perdidos ≈ Aditiva Suma (aprox)
Lectura – 08/03/2013
CONCLUSIONESY
LÍNEAS FUTURAS
53
CONCLUSIONES• Contribución a la Estimación
– de la Calidad Percibida por los Usuarios (QoE)– en Servicios Triple-Play Convergentes– en tiempo casi-real– a partir de parámetros de Calidad de Servicio (QoS)– y Rendimiento de la Red
• Modelo Matricial [Liberal 2005]+Actualización de los servicios (3P completo)+Nuevos elementos (percepciones, FGV, indicadores,
etc.)+Modelos de Estimación nuevos, extendidos, o
adicionales+Extensión, actualización y mejora de los modelos de
Calidad Global
54
APORTACIONES (I)1. Modelo de Estimación de la Calidad de Vídeo en IPTV
+ Medidas de Información Espacial y Temporal Promedio (ASI/ATI)+ Cálculo y uso de Tablas de Complejidad+ Clasificación de las secuencias
2. Tratamiento específico de la Fiabilidad y Disponibilidada) Modelo de Valoración (logarítmico)b) Modelo de Ponderación (no lineal)
3. Servicio de Difusión de TV:+ Calidad Audiovisual+ Desincronización Audio-Vídeo
Dos modelos: Logarítmico/Factor de Degradación+ Tiempo de Cambio de Canal+ Modelos de Calidad Global: Lineal/No Lineal/Factores de
Degradación+ Conversión VQM->MOS (lineal)
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APORTACIONES (II)• Servicio de Llamadas de Voz:
a) Tiempos de Respuesta (Marcación y Establecimiento)– Modelos de estimación de la influencia (~TCC)– Modelo genérico para el Tiempo de Establecimiento
b) Modelos de Calidad Global: Lineal/No Lineal• Servicio de Acceso a Internet:
a) Servicio de Compartición de Archivos (P2P)b) Factores de Eficienciac) Percepciones/FGV comunesd) Modelo de estimación de los Factores de Eficiencia para
FTPe) Modelos de Calidad Global:
A̶ Combinación lineal de Valoraciones de CalidadA̶ Combinación lineal de Factores de Eficiencia
• Banco de Medidas:– Prevención y Corrección de Pérdidas de Tramas– Herramienta de medición de ASI/ATI (STIX)
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PUBLICACIONES• Ponencias en Congresos:
1. Perceived Video Quality Estimation from Spatial and Temporal Information Contents and Network Performance Parameters in IPTV. ICDT 2010.
2. Estimating Perceived Video Quality from Objective Parameters in Video over IP Services. ICDT 2012.
3. Estimation of Perceived Quality in Convergent Services. ICDT 2012.
• Proyectos Fin de Carrera:– Diseño e Implementación de un Banco de Medidas para la
Estimación de la Calidad Percibida de Vídeo en IPTV. UPM. Julio 2011.
• Artículos:– A Model for Perceived Video Quality Estimation from Coding
and QoS Parameters in IPTV. Pendiente de envío.• Soporte:
– Proyecto ARCO (Beca MCI TEC 2008-06539)– Cátedra Alcatel-Lucent (UPM/ETSIT)
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LÍNEAS FUTURAS1. Validación del Modelo (Base de Datos de Prueba)2. Modelo de Calidad de Vídeo:
– Influencia de otros parámetros (además de VCR y PLR)– Medidas de Información de Color– Influencia del GOP– Métricas no aditivas para VQM– Ampliación de la BD de secuencias de prueba para validación del Modelo
3. Calidad Audiovisual:– Medidas de Contenido de Información de Audio– Influencia en los coeficientes de los modelos– Clasificación de secuencias audiovisuales
4. Modelos de estimación (a partir de QoS) para:– Retardo audio-vídeo– Tiempo de Cambio de Canal– Tiempo de Espera para Marcación– Tiempo de Establecimiento de Llamada– Tiempo de Respuesta y Velocidad de Descarga en P2P– Fracción de Conexiones Fallidas e Interrumpidas
5. Modelos definitivos de Calidad Global para los Servicios Finales
6. Ponderación de los Servicios Finales para usuarios no residenciales
7. Nuevos servicios, percepciones, FGVs, indicadores, etc.
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RESUMEN
Lectura – 08/03/2013
FIN